KOH活化蠶沙基微孔炭的制備及其對噻蟲嗪的吸附與緩控釋性能研究.pdf

1、吸附型農(nóng)藥緩釋劑具有制備成本低、工藝簡單和周期短等優(yōu)勢，一直備受人們青睞，但此類緩釋劑同時(shí)也存在載藥量不高且緩釋持效期短等問題，這嚴(yán)重制約了它的市場化應(yīng)用。本論文以蠶沙作為碳基原料，經(jīng)高溫炭化后用KOH活化制備高比表面蠶沙基微孔炭（SMAC），同時(shí)系統(tǒng)研究了其對煙堿類農(nóng)藥噻蟲嗪的吸附與緩釋性能，并通過金屬陽離子、陰離子和氧化劑等SMAC進(jìn)行表面改性，調(diào)控其對噻蟲嗪的吸附作用力，從而實(shí)現(xiàn)SMAC對載藥量以及藥物緩釋動力學(xué)性能的調(diào)控。具體研

2、究結(jié)果如下:
　　經(jīng)850℃炭化800℃活化制備的SMAC對噻蟲嗪表現(xiàn)出較優(yōu)的吸附和緩釋性能，表征結(jié)果表明此時(shí)SMAC的比表面積為1214m2/g，平均孔徑為2.21nm，微孔率達(dá)52.3％。SMAC的微孔結(jié)構(gòu)適合其對噻蟲嗪快速吸附，由SMAC對噻蟲嗪的吸附動力學(xué)曲線表明吸附在10h后逐漸趨于平衡，且最大飽和吸附量可達(dá)619.2mg/g;吸附動力學(xué)曲線可分為快速吸附和緩速吸附兩個(gè)階段，且這兩個(gè)階段均能由偽一級動力學(xué)方程擬合。SMA

3、C對噻蟲嗪緩釋動力學(xué)曲線表明，釋放過程分突釋和勻釋兩個(gè)階段，突釋階段（6天內(nèi)）對噻蟲嗪釋放量為20.5％，突釋與勻釋階段（40天內(nèi)）累積釋放量不超過40％，用偽一級動力學(xué)方程分別擬合噻蟲嗪釋放動力學(xué)曲線突釋和勻釋兩個(gè)階段，由速率常數(shù)k1可知，突釋階段釋放速率是勻釋階段的3.5倍。
　　通過金屬陽離子(Fe3+、Cu2+、Ag+)、陰離子(NO3-、SO42-、Cl-)和氧化劑(HNO3、H2O2、H3PO4)分別對SMAC進(jìn)行改性

4、，制得改性材料分別標(biāo)記為:SMAC-Fe、SMAC-Cu、SMAC-Ag、SMAC-Fe、SMAC-S、SMAC-Cl、SMAC-HN、SMAC-HO和SMAC-HP，用不同的改性劑減弱SMAC對噻蟲嗪的作用力，可達(dá)到SMAC對噻蟲嗪控制釋放的效果。表征結(jié)果說明改性后SMAC的比表面積幾乎都有少量減小，并且負(fù)載金屬陽離子、陰離子的改性材料金屬陽離子、陰離子都均勻分布于SMAC表面，氧化改性后材料表面酸性官能團(tuán)總量有較大增加。由于改性后S

5、MAC的比表面減少且其表面官能團(tuán)與噻蟲嗪之間的作用力減弱，致使改性材料對噻蟲嗪的吸附量均有減少，但釋放速率均加快，用偽一級動力學(xué)擬合噻蟲嗪突釋和勻釋兩個(gè)階段，由速率常數(shù)k1比較各類改性材料釋放噻蟲嗪速率，結(jié)果如下:
　　(1)金屬陽離子改性SMAC后突釋階段和勻釋階段釋放速率均呈現(xiàn):SMAC-Fe＞SMAC-Cu＞SMAC-Ag＞SMAC，這是因?yàn)镕e3+、Cu2+和Ag+分屬硬酸、交界酸和軟酸，噻蟲嗪分子有豐富的軟堿官能團(tuán)，而軟

6、堿與硬酸結(jié)合力較弱，與軟酸結(jié)合力較強(qiáng)，所以金屬陽離子改性材料釋放速率呈現(xiàn)的規(guī)律與軟硬酸堿理論相符。與SMAC比較發(fā)現(xiàn)，突釋階段釋放速率加快了20.2-36.4％，勻釋階段釋放速率加快了11.5-18.8％。
　　(2)陰離子改性SMAC后突釋階段和勻釋階段釋放速率均呈現(xiàn):SMAC-Fe＞SMAC-S＞SMAC-Cl＞SMAC，經(jīng)三種陰離子改性后材料表面負(fù)載的官能團(tuán)吸電子能力強(qiáng)弱為SMAC-Fe＞SMAC-S＞SMAC-Cl，而噻蟲

7、嗪分子有豐富的強(qiáng)吸電子基團(tuán)，強(qiáng)吸電子基團(tuán)與強(qiáng)吸電子基團(tuán)結(jié)合力較弱，所以陰離子改性材料釋放速率呈現(xiàn)與推拉電子理論相符。與SMAC比較發(fā)現(xiàn)，突釋階段釋放速率加快了13.9-36.4％，勻釋階段釋放速率加快了12.5-18.8％。
　　(3)氧化劑改性SMAC后突釋階段和勻釋階段釋放速率均呈現(xiàn):SMAC-HN＞SMAC-HO＞SMAC-HP＞SMAC，這可能與氧化劑的氧化性強(qiáng)弱有關(guān)。與SMAC比較發(fā)現(xiàn)，突釋階段釋放速率加快了18.4-7